Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk zur Momentenüber
tragung zwischen zwei Triebstrangteilen, von denen eines
an einem Antrieb angeschlossen ist, und weiteren Merkmalen
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gleichlaufgelenke in Triebsträngen von Kraftfahrzeugen sind
ihrem Aufbau nach beispielsweise aus der DE-OS 28 04 339, der
DE-OS 29 31 764 oder "Reimpell, Fahrwerktechnik" bekannt.
Bei allen diesen bekannten Konstruktionen wird das maximal
übertragbare Moment bei maximalem Beugungswinkel der beiden
am Gleichlaufgelenk angeschlossenen Wellen ganz erheblich
reduziert. Dies wegen des relativ kleinen Durchmessers der
einen Welle im Tragbereich für den inneren Gelenkkörper. Ei
ne weitere Schwachstelle ist die Verbindung zwischen dem äu
ßeren Gelenkkörper und der anderen Welle.
Des weiteren ist aus der DE-PS 15 00 480 ein Gleichlaufge
lenk als Teil einer Axialkolbenmaschine bekannt. Dieser
Axialkolbenmaschine sind jedoch hinsichtlich des übertragba
ren Antriebsmomentes und der beherrschbaren hydraulischen
Drücke insofern Grenzen gesetzt, weil das dort zwischen
Pleuelführungsring und Mittelzapfen gegebene Gleichlaufge
lenk zwar eine Verdrehung des Pleuelführungsringes verhin
dern, selbst aber wenig zur Stützung des letzteren beitragen
kann. Dies deshalb, weil das Gleichlaufgelenk am äußeren En
de eines rohrförmigen, dünnwandigen und relativ lang auskra
genden Mittelzapfens sitzt, der im Zylinderblock nur mittels
einer schmalen Grundplatte verdrehungsgesichert angeordnet
ist. Ein Schwingen des Mittelzapfens ist deshalb kaum ver
meidbar, was sich wiederum geräuscherhöhend über den Zylin
derblock und das Maschinengehäuse nach außen überträgt. Da
mithin wegen dieser Anordnung vom Mittelzapfen keine nen
nenswerte Tragfunktion übernommen werden kann, müssen die
auftretenden Kräfte und Momente nahezu vollständig von den
Lagern der Taumelscheibe sowie den Radial- und Axiallagern
zwischen dieser und dem Pleuelführungsring aufgenommen wer
den können. Das heißt, diese Lager sind den auftretenden
Kräften anzupassen und dementsprechend groß zu dimensionie
ren. Insofern kann diese Axialkolbenmaschine von ihrer Bau
art her nur für Übertragung vergleichsweise kleiner Momen
te und Drücke verwendet werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Gleichlaufgelenk für
universelle Verwendung zu schaffen und dieses derart auszu
bilden, daß gegenüber bekannten Ausführungen eine Übertra
gung größerer Drehmomente bei hohen Drehzahlen und maximalem
Beugungswinkel der angeschlossenen Triebstrangteile möglich
ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Gleichlaufgelenk
mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen
gelöst.
Vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten, Ausgestaltungen und
Einzelheiten des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenkes sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenkes sind
des besseren Verständnisses wegen erst in der Figurenbe
schreibung am Ende der Beschreibung eines jeweiligen Ausfüh
rungsbeispieles angegeben.
Nachstehend sind mehrere Ausführungsbeispiele den erfindungs
gemäßen Gleichlaufgelenkes in Verbindung mit verschiedenen
Anwendungsmöglichkeiten desselben anhand der Zeichnung näher
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 teils im Schnitt, teils in Seitenansicht ein an zwei
Wellen eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges
angeschlossenes Gleichlaufgelenk gemäß der Erfindung,
Fig. 2 weitgehend schematisiert und, soweit für das Ver
ständnis der Erfindung erforderlich dargestellt, eine
Axialkolbenmaschine mit einer Ausführungsform eines
Gleichlaufgelenkes nach der Erfindung,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 und 3.
Das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk ist seinem Aufbau nach
für universellen Einsatz in einem Triebstrang konzipiert,
mit dem hohe Antriebsmomente zu übertragen sind. Dieses
Gleichlaufgelenk ist nachstehend anhand zweier grundver
schiedener Anwendungsfälle erläutert. Diese Anwendungsfälle
sollen nur die universelle Einsatzmöglichkeit des Gleich
laufgelenkes aufzeigen, ohne dieses jedoch auf solche Fälle
zu beschränken.
Das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk ist im Fall gemäß Fig. 1
Bestandteil einer angetriebenen, gegebenenfalls gelenkten
Achse eines Kraftfahrzeuges und ist einerseits mit einer,
beispielsweise vom Ausgleichsgetriebe kommenden Welle 2, an
dererseis mit einer Welle 3 für den Antrieb, beispielsweise
einer Radnabe bzw. des inneren Zentralrades eines Planeten-
Radantriebes, verbunden. Die Wellen 2, 3 bilden in diesem
Fall die beiden durch das Gleichlaufgelenk verbundenen Trieb
strangteile.
Das in diesem Fall mit 1 bezeichnete Gleichlaufgelenk be
steht aus einem glockenförmigen äußeren Gelenkkörper 4, der
endseitig einen Hals 5 mit Flansch 6 aufweist, über letzteren
an einem Flansch 7 am Ende der Welle 2 abgestützt, mit die
ser durch Schrauben 8 verbunden und mittels einer Zentrier
bohrung 9 auf einem Zentrieransatz 10 der Welle 2 koaxial zu
dieser ausgerichtet ist. In den glockenförmigen Innenraum
des äußeren Gelenkkörpers 4 taucht vom offenen Ende her die
andere Welle 3 ein. Diese trägt einen inneren Gelenkkörper 11.
Letzterer sitzt verdrehungsgesichert über eine hier mit ei
ner Keilverzahnung versehenen Innendurchgangsbohrung 12 auf
einem hier mit entsprechenden Keilnuten versehenen Wellen
teil 13. Axial zur Welle 3 hin ist der innere Gelenkkörper 11
mit einer die Innendurchgangsbohrung 12 keglig erweiternden
Ansenkbohrung 14 an einem Bund 15 mit entsprechender kegliger
Anlagefläche 16 abgestützt. Für die sichere Befestigung des
inneren Gelenkkörpers 11 sorgt eine auf einen Gewindezapfen 17
am Ende der Welle 3 aufgeschraubte Spannmutter 18, die den
Gelenkkörper 11 an die Anlagefläche 16 anpreßt. Der innere
Gelenkkörper 11 ist ebenso wie der äußere Gelenkkörper 4 mit
Führungsnuten 19 bzw. 20 versehen, in denen zwischen deren
kreisbogenförmig gekrümmten Bodenflächen 21 bzw. 22 jeweils
eine die Antriebsverbindung zwischen innerem und äußerem
Gelenkkörper herstellende Kugel 23 angeordnet ist. Diese
gleichmäßig am Umfang verteilten Kugeln 23 sind in Aussparun
gen 24 eines Kugelkäfigs 25 gefaßt, der wiederum innen auf
der sphärisch gekrümmten Außenfläche 26 des inneren Gelenk
körpers 11 gleitfähig gelagert ist. Um einen möglichst großen
Beugungswinkel zwischen den beiden Wellen 2, 3 zu ermöglichen,
sind in den Bund 15, von dessen kegliger Anlagefläche 16 her,
die Nuten 19 des inneren Gelenkkörpers 11 fortsetzende und ein
Eintauchen der Kugeln 23 erlaubende Mulden 27 eingeformt,
deren Kontur kugelabschnittförmig ist bzw., wenn die Mulden 27
in Form von Nuten realisiert sind, deren Nutböden einem Kreis
bogen, entsprechend dem Radius der Kugeln 23 folgend, ausge
bildet sind.
Das Gleichlaufgelenk 1 ist in diesem Anwendungsfall nach au
ßen abgedichtet. Hierzu ist eine Dichtungsscheibe 28 vorge
sehen, die in einer äußeren Ringnut einen Dichtungsring 29
trägt, sich umfangseitig mit letzterem und ihrer Umfangsflä
che in einer koaxialen, den Flansch 6 und den Hals 5 durch
setzenden Bohrung 30 und stirnseitig an der Außenfläche 31
eines Bundes 32 abstützt sowie nach Einsetzen in die Bohrung 30
durch einen in eine Ringnut eingesetzten Sicherungsring 33
in Einbaulage gehalten ist. Der Bund 32 ist von einer koaxialen
Bohrung 34 quer durchsetzt, deren Durchmesser größer als der
Außendurchmesser der Spannmutter 18 ist, so daß letztere un
gehindert durch die Bohrungen 30, 32 hindurch ein- bzw. aus
baubar ist.
Des weiteren sind zur Abdichtung des Gleichlaufgelenkes 1
ein glockenförmiger Abdecktopf 35 und ein äußerer Abdeck
ring 36 mit zwei endseitig gefaßten Dichtungsringen 37, 38
vorgesehen. Der Abdecktopf 35 ist mit seinem hohlzylindri
schen Hals 39 am Außenumfang der Welle 3 und am Übergang 40
zu einem durchmessergrößeren Wellenabschnitt 41 abgestützt,
koaxial zentriert, durch Kraftschluß gehalten. An seinem an
deren freien Endbereich 42 übergreift der Abdecktopf 35 au
ßen mit geringem radialen Abstand den äußeren freien Endbe
reich 43 des äußeren Gelenkkörpers 4.
Der Abdeckring 36 überdeckt mit geringem radialen Abstand
und axial weit darüber hinaus beidseitig die Überdeckungszo
ne 42, 43 von äußerem Gelenkkörper 4 und Abdecktopf 35. Am
jeweiligen axialen Ende ist der Abdeckring 36 mit einem Hal
tering 44 bzw. 45 versehen, an dessen Innenseite der zuge
ordnete Dichtungsring 37 bzw. 38 anliegt. Jeder der beiden
Dichtungsringe 37 bzw. 38 stützt sich außerdem mit wenig
stens einer, im dargestellten Fall mit zwei Dichtlippen
gleitend auf der jeweils sphärischen, eine Gleitbahn bilden
den Außenfläche 46 des Gelenkkörpers 4 bzw. 47 des Abdeck
topfes 35 ab. Unmittelbar innen axial vor dem Dichtungsring 37
ist der Abdeckring 36 mit einem radial einwärts gerichteten
Anschlagring 48 versehen, der beim Beugen der beiden Wellen
2 und 3, dann, wenn der Abdecktopf 35 mit seiner äußeren
Stirnfläche 49 an ihm anschlägt, den Beugungswinkel des Ab
deckringes 36 auf die Hälfte des maximalen Gelenk-Beugungs
winkels begrenzt.
Der Abdeckring 36 ist außenseitig mit zur Wärmeabfuhr die
nenden, umlaufenden Kühlrippen 50 versehen.
Diese Bauart des Gleichlaufgelenkes 1 ermöglicht generell
eine relativ günstige Herstellung und sehr robuste Ausfüh
rung seiner kraftübertragenden Einzelteile, eine günstige
Montage und Demontage derselben sowie eine Übertragung gro
ßer Drehmomente auch bei maximalem Beugungswinkel und hohen
Drehzahlen.
Letzteres insbesondere deshalb, weil die Welle 3 gegenüber
dem Durchmesser im normalen Wellenabschnitt 51 im Anschluß
bereich für den inneren Gelenkkörper 11 durch den durchmes
sergrößeren Wellenabschnitt 41 und den sich daran anschlie
ßenden, nochmals durchmessergrößeren Bund 15 erheblich gegen
über bekannten Lösungen verstärkt ausgebildet ist. Auch die
gegenüber bekannten Lösungen durchmessergrößere Ausbildung
des inneren Gelenkkörpers 11 und dessen keglige Abstützung
und Zentrierung über die Flächen 14, 16 am Bund 15 trägt zu
dieser möglichen erhöhten Momentenübertragung bei. Ein rela
tiv großer Beugungswinkel wird trotz dieser verstärkten Aus
bildung des Anschlußbereiches für den Gelenkkörper 11 durch
das Vorsehen der Mulden 27 im Bund 15 sichergestellt, was
eine Vergrößerung des Beugungswinkels um etwa 10 bis 20 Grad
je nach Tiefe der Mulden 27 ermöglicht. Die erhöhte Momenten
übertragung wird aber auch durch das Vorsehen des relativ
durchmessergroßen Halses 5 und demgegenüber wesentlich
durchmessergrößeren Flansch 6 am äußeren Gelenkkörper 4,
dessen einwandfreie Zentrierung am Zentrieransatz 11 der
Welle 2 und überdies durch eine aufgrund der Ausbildung des
äußeren Gelenkkörpers 4 im Anschlußbereich gegenüber bekann
ten Lösungen möglich gewordene verstärkte Ausbildung der
Welle 2 in deren Anschlußbereich mit dem Flansch 7 sicherge
stellt.
Die äußere Abdichtung des Gleichlaufgelenkes 1 durch den Ab
decktopf 35 und den Abdeckring 36 mit den beiden Dichtungs
ringen 37, 38 erweist sich gegenüber bekannten Wellrohrab
dichtungen insofern als günstiger, weil sowohl der Abdeck
topf 35 als auch der Abdeckring 36 in sich stabil aus Metall
oder geeignetem Kunststoffmaterial hergestellt sind, daher
im Betrieb ihre Form beibehalten und einwandfreie Gleitbah
nen für die darauf abgestützten Dichtungsringe 37, 38 bilden.
Wie die Zeichnung gemäß Fig. 1 zeigt, sind alle Teile des
Gleichlaufgelenkes insbesondere auch für leichte Montage
bzw. Demontage ausgebildet, was eine hohe Wartungsfreund
lichkeit dieses Gleichlaufgelenkes und in einem etwaigen Re
paraturfall ein schnelles Austauschen eines defekten bzw.
abgenutzten Teiles sicherstellt.
In den Fig. 2 und 3 ist das erfindungsgemäße Gleichlauf
gelenk als Teil einer sowohl als Motor oder Pumpe betreibba
ren hydrostatischen Axialkolbenmaschine des Schrägscheiben
typs gezeigt. Dabei sind von der Axialkolbenmaschine in den
Fig. 2 und 3 nur jene Teile dargestellt, die für das Verständ
nis des zugehörigen Gleichlaufgelenkes gemäß der Erfindung
notwendig sind.
Die Axialkolbenmaschine besitzt ein mehrteiliges Maschinen
gehäuse, in dem Triebwerksteile und Steuerorgane unterge
bracht sind. Im Gehäuseteil 52 ist ein Arbeitszylinder 53
über Lager 54 drehbar aufgenommen. Der Arbeitszylinder 53
ist verdrehungsgesichert mit einer Triebwelle 55 verbunden.
An das Gehäuseteil 52 schließt sich ein weiteres Gehäuse
teil 56 an, in dem einerseits ein Steuerblock 57 aufgenommen,
andererseits in einer schalenartigen Erweiterung mit sphäri
scher Innenfläche 58 eine Verschwenkscheibe 59 verschwenkbar
gelagert ist. Als Verschwenkvorrichtung für die Verschwenk
scheibe sind im Steuerblock 57 zwei Zylinder 60, 61 vorgese
hen, in denen je ein Stellkolben 62, 63 wirkt, von denen je
der über eine Pleuelstange 64, 65 mit der Verschwenkscheibe 59
verbunden ist. Die Verstellung der Verschwenkscheibe erfolgt
durch hydraulische Beschickung bzw. Entlastung der Zylin
der 60, 61 über an eine nicht dargestellte Verstellsteuerung
angeschlossene Leitungen 66, 67.
In der Verschenkscheibe 59 ist über mehrere Axial- und Ra
diallager 68, 69, 70 ein Pleuelführungsring 71 gelagert.
Dieser ist schwingbeweglich über das erfindungsgemäß gestal
tete, hier mit 72 bezeichnete Gleichlaufgelenk an die Trieb
welle 55 angeschlossen. Letztere und der Pleuelführungsring 71
bilden die beiden zu verbindenden Triebstrangteile. Am Pleu
elführungsring 71 sind an entsprechenden Aufnahmen 73 Pleuel 74
von in Zylindern 75 des Arbeitszylinders 53 wirkenden Ar
beitskolben 76 angelenkt.
Der Pleuelführungsring 71 ist einstückig mit dem äußeren Ge
lenkkörper 71/1 des Gleichlaufgelenkes 72 ausgebildet. Dieses
umfaßt des weiteren einen inneren Gelenkkörper 77. Die Ver
bindung zwischen letzterem und dem äußeren Gelenkkörper 71/1
ist durch in sphärischen Bahnen geführte, sowie in einem Kä
fig 78 gefaßte Kugeln 79 hergestellt, wobei die sphärischen
Bahnen durch entsprechende Nuten 80 im äußeren Gelenk
körper 71/1 und 81 am inneren Gelenkkörper 77 gegeben sind.
Die Triebwelle 55 führt außerhalb des Arbeitszylinders 53
mit einem formstabilen, relativ kurzbauenden Wellenabschnitt 82
zum Anschlußbereich für den inneren Gelenkkörper 77 des
Gleichlaufgelenkes hin und ist dort durchmessermäßig noch
mals verstärkt durch einen Bund 83 mit kegliger Anlagefläche 84.
Dieser Anschlußbereich der Triebwelle 55 für den inneren Ge
lenkkörper des Gleichlaufgelenkes bildet in gleicher Weise
wie jener (15) gemäß Fig. 1 den wichtigsten Teil des erfin
dungsgemäßen Gleichlaufgelenkes. Ebenso wie im Fall gemäß
Fig. 1 ist im Fall gemäß Fig. 2, 3 an die keglige Anlage
fläche 84 der über Formschlußorgane 85, 86 verdrehungsgesi
chert auf einem Triebwellen-Zapfenteil 87 sitzende innere
Gelenkkörper 77 mit einer entsprechend angepaßten Ansenkboh
rung 88 unter Einwirkung einer andernendes angreifenden,
auf einen Triebwellen-Gewindezapfen 89 lösbar aufgeschraub
ten Spannmutter 90 angepreßt. Die Formschlußorgane 85, 86
können, wie gezeigt, durch eine Keilverzahnung 85 am
Triebwellen-Zapfenteil 87 und entsprechende Nuten 86 in der
Durchgangsbohrung des inneren Gelenkkörpers 77 realisiert
sein.
Die Triebwelle 55 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
durch Wellenabschnitte 91, 92 in entsprechenden Bohrungsab
schnitten der Durchgangsbohrung 93 des Arbeitszylinders 53
koaxial in Bezug auf die Rotationsachse zentriert. Für die
verdrehsichere Verbindung sorgt ein zwischen den Wellenab
schnitten 91, 92 gegebener Wellenabschnitt 94, der hier, mit
einer Keilverzahnung 95 versehen, in entsprechende Keilnuten 96
eines Bohrungsabschnittes der Durchgangsbohrung 93 ein
greift. Alternativ zu dieser Anordnung könnte die Triebwelle 55
jedoch auch einstückig mit dem Arbeitszylinder 53 ausgebildet
sein. Die gezeigte Anordnung jedoch ermöglicht demgegenüber
eine einfache Montage und - soweit notwendig - Demontage al
ler Triebwerksteile.
Zur Bereitstellung eines großen Schwenkwinkels sind auch
hier wie im Fall gemäß Fig. 1 in den Bund 83 an der Trieb
welle 55, von dessen kegliger Anlagefläche 84 her, die die Ku
geln 79 führenden Nuten 81 des inneren Gelenkkörpers 77
fortsetzende und ein Eintauchen der Kugeln in den Bereich
des Bundes 83 (so wie in Fig. 3 gestrichelt dargestellt) er
möglichende Mulden 97 eingeformt.
Diese Ausgestaltung der Triebwelle 55 mit zugehöriger An
bringung und Ausbildung des Gleichlaufgelenkes 72 im Sinne
der Erfindung erlauben es wegen der sehr robusten Ausfüh
rung, daß in dieser so ausgestatteten Axialkolbenmaschine
sehr hohe Drücke sicher beherrscht und sehr hohe Drehmomente
übertragen werden können. Da die Triebwelle 55 ein echtes
tragendes Bauteil bildet, ist ein vibrationsarmer, damit
auch geräuscharmer Lauf der rotierenden Triebwerksteile mit
hoher Lebensdauer derselben sichergestellt.